JP7755378B2 - 液晶組成物及び液晶表示素子 - Google Patents
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Description
<液晶組成物>
本発明の液晶組成物は、-2よりも負に大きな誘電率異方性を有する液晶化合物を2種以上含有する。誘電率異方性(Δε:25℃で測定)の値は、Δε=ε∥-ε⊥の式から計算した。誘電率(ε∥、ε⊥)は以下のように測定した。
A)誘電率(ε∥)の測定:よく洗浄したガラス基板に垂直配向膜を塗布し、焼成した。配向膜塗布面が対向するように2枚のガラス基板を配置し、ガラス基板の間隔(セルギャップ)が約10μmとなるようスペーサー剤とシール剤を挟持しシール剤を硬化することで垂直配向素子を得た。当該垂直配向素子に液晶材料を注入し、紫外線で硬化する接着剤で密閉した。この素子にサイン波(0.3V、1kHz)を印加し、液晶材料の長軸方向における誘電率(ε∥)を測定した。
B)誘電率(ε⊥)の測定:よく洗浄したガラス基板に水平配向膜を塗布し、焼成した後にラビング処理を施した。配向膜塗布面が対向かつラビング方向が180°となるように2枚のガラス基板を配置し、ガラス基板の間隔(セルギャップ)が約10μmとなるようスペーサー剤とシール剤を挟持しシール剤を硬化することでアンチパラレル水平配向素子を得た。当該アンチパラレル水平配向素子に液晶材料を注入し、紫外線で硬化する接着剤で密閉した。この素子にサイン波(20.0V、1kHz)を印加し、液晶材料の短軸方向における誘電率(ε⊥)を測定した。
C)25℃においてネマチック相を示さない液晶化合物は、ε∥およびε⊥が既知である母体液晶に測定対象となる液晶化合物を種々の濃度で添加してε∥およびε⊥を測定し、外挿法による計算により液晶化合物単独のε∥およびε⊥を求めた。
(化合物(N1))
本発明の液晶組成物は、-2よりも負に大きな誘電率異方性を有する液晶化合物として下記一般式(N1)から選ばれる液晶化合物を2種以上含有する。以下、一般式(N1)で表される化合物を「化合物(N1)」ということがある。また、他の式で表される化合物についても同様に言う場合がある。
(a) 1,4-シクロヘキシレン基(この基中に存在する1個の-CH2-又は隣接していない2個以上の-CH2-は-O-に置き換えられてもよい。)及び
(b) 1,4-フェニレン基(この基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられてもよい。)
(c) ナフタレン-2,6-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基又はデカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基(ナフタレン-2,6-ジイル基又は1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
(d) 1,4-シクロヘキセニレン基
からなる群より選ばれる基を表し、上記の基(a)、基(b)、基(c)及び基(d)はそれぞれ独立してシアノ基、フッ素原子又は塩素原子で置換されていても良く、
ZN11及びZN12はそれぞれ独立して単結合、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-OCF2-、-CF2O-、-CH=N-N=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-又は-C≡C-を表し、
nN11及びnN12はそれぞれ独立して0又は1を表すが、nN11+nN12は1又は2である。)
一般式(N1)中、nN11が0を表し、nN12が1を表す場合、AN12は1,4-シクロヘキシレン基、1,4-フェニレン基又は1,4-シクロヘキセニレン基を表すことが好ましいが、当該基はシアノ基、フッ素原子又は塩素原子で置換されていても良い。
(化合物(N1-I))
本発明の液晶組成物は、-2よりも負に大きな誘電率異方性を有する前記一般式(N1)で表される液晶化合物として下記式(N1-I)で表される液晶化合物を含有することが好ましい。以下、式(N1-I)で表される化合物を「化合物(N1-I)」ということがある。また、他の式で表される化合物についても同様に言う場合がある。
(化合物(N1-II))
本発明の液晶組成物は、-2よりも負に大きな誘電率異方性を有する液晶化合物として下記式(N1-II)で表される液晶化合物を含有することが好ましい。
(化合物(N1-III))
本発明の液晶組成物は、-2よりも負に大きな誘電率異方性を有する液晶化合物として下記式(N1-III)で表される液晶化合物を含有することが好ましい。
(化合物(N1-IV))
本発明の液晶組成物は、-2よりも負に大きな誘電率異方性を有する液晶化合物として下記式(N1-IV)で表される液晶化合物を含有することが好ましい。
(化合物(N1-V))
本発明の液晶組成物は、-2よりも負に大きな誘電率異方性を有する液晶化合物として下記式(N1-V)で表される液晶化合物を含有することが好ましい。
(化合物(N1-VI))
本発明の液晶組成物は、-2よりも負に大きな誘電率異方性を有する液晶化合物として下記式(N1-VI)で表される液晶化合物を含有することが好ましい。
(その他の-2よりも負に大きな誘電率異方性を有する液晶化合物)
(化合物(N-1))
本発明の液晶組成物は、前記一般式(N1)で表される液晶化合物以外、すなわち、前記式(N1-I)で表される液晶化合物、式(N1-II)で表される液晶化合物、式(N1-III)で表される液晶化合物、式(N1-IV)で表される液晶化合物、式(N1-V)で表される液晶化合物、及び、式(N1-VI)で表される液晶化合物以外のその他の-2よりも負に大きな誘電率異方性を有する液晶化合物として、さらに、一般式(N-1)で表される化合物を1種又は2種以上含有しても良い。
AN11及びAN12はそれぞれ独立して
(a) 1,4-シクロヘキシレン基(この基中に存在する1個の-CH2-又は隣接していない2個以上の-CH2-は-O-に置き換えられてもよい。)及び
(b) 1,4-フェニレン基(この基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられてもよい。)
(c) ナフタレン-2,6-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基又はデカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基(ナフタレン-2,6-ジイル基又は1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
(d) 1,4-シクロヘキセニレン基
からなる群より選ばれる基を表し、上記の基(a)、基(b)、基(c)及び基(d)はそれぞれ独立してシアノ基、フッ素原子又は塩素原子で置換されていても良く、
ZN11及びZN12はそれぞれ独立して単結合、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-OCF2-、-CF2O-、-CH=N-N=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-又は-C≡C-を表し、
nN11及びnN12はそれぞれ独立して0~3の整数を表すが、nN11+nN12は1、2又は3であり、AN11~AN32、ZN11~ZN32が複数存在する場合は、それらは同一であっても異なっていても良い。但し、式(N1-I)、式(N1-II)、式(N1-III)、式(N1-IV)、式(N1-V)及び式(N1-VI)で表される化合物を除く。)
一般式(N-1)中、RN11及びRN12はそれぞれ独立して、炭素原子数1~8のアルキル基又は炭素原子数1~8のアルコキシ基が好ましく、炭素原子数1~5のアルキル基又は炭素原子数1~5のアルコキシ基がより好ましく、炭素原子数1~5のアルキル基又は炭素原子数1~5のアルコキシ基がさらに好ましく、炭素原子数1~4のアルキル基又は炭素原子数1~4のアルコキシ基が特に好ましい。
RN111は炭素原子数1~5のアルキル基が好ましく、プロピル基又はペンチル基が好ましい。RN112は炭素原子数1~5のアルキル基又は炭素原子数1~4のアルコキシ基が好ましく、エトキシ基又はブトキシ基が好ましい。
RN121は炭素原子数1~5のアルキル基又は炭素原子数2~5のアルケニル基が好ましく、エチル基、プロピル基、ブチル基又はペンチル基が好ましい。RN122は炭素原子数1~5のアルキル基、炭素原子数4~5のアルケニル基又は炭素原子数1~4のアルコキシ基が好ましく、メチル基、プロピル基、メトキシ基、エトキシ基又はプロポキシ基が好ましい。
RN131は炭素原子数1~5のアルキル基又は炭素原子数2~5のアルケニル基が好ましく、エチル基、プロピル基又はブチル基が好ましい。RN132は炭素原子数1~5のアルキル基、炭素原子数4~5のアルケニル基又は炭素原子数1~4のアルコキシ基が好ましく、エトキシ基、プロポキシ基又はブトキシ基が好ましい。
一般式(N-1-4)中、RN141及びRN142はそれぞれ独立して、炭素原子数1~5のアルキル基又は炭素原子数1~4のアルコキシ基が好ましく、メチル基、プロピル基又はエトキシ基が好ましい。
一般式(N-1-5)中、RN151及びRN152はそれぞれ独立して、炭素原子数1~5のアルキル基又は炭素原子数1~4のアルコキシ基が好ましくエチル基、プロピル基又はブチル基が好ましい。
一般式(N-1-10)中、RN1101は炭素原子数1~5のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基又はブチル基が好ましい。RN1102は炭素原子数1~5のアルキル基又は炭素原子数1~4のアルコキシ基が好ましく、エトキシ基、プロポキシ基又はブトキシ基が好ましい。
一般式(N-1-11)中、RN1111は炭素原子数1~5のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基又はブチル基が好ましい。RN1112は炭素原子数1~5のアルキル基又は炭素原子数1~4のアルコキシ基が好ましく、エトキシ基、プロポキシ基又はブトキシ基が好ましい。
一般式(N-1-12)中、RN1121は炭素原子数1~5のアルキル基が好ましく、エチル基又はプロピル基が好ましい。RN1122は炭素原子数1~5のアルキル基又は炭素原子数1~4のアルコキシ基が好ましく、エトキシ基、プロポキシ基又はブトキシ基が好ましい。
一般式(N-1-13)中、RN1131は炭素原子数1~5のアルキル基が好ましく、エチル基、プロピル基又はブチル基が好ましい。RN1132は炭素原子数1~5のアルキル基又は炭素原子数1~4のアルコキシ基が好ましく、エトキシ基、プロポキシ基又はブトキシ基が好ましい。
一般式(N-1-14)中、RN1141は炭素原子数1~5のアルキル基が好ましく、エチル基、プロピル基又はブチル基が好ましい。RN1142は炭素原子数1~5のアルキル基又は炭素原子数1~4のアルコキシ基が好ましく、エトキシ基、プロポキシ基又はブトキシ基が好ましい。
一般式(N-1-15)中、RN1151は炭素原子数1~5のアルキル基が好ましく、エチル基、プロピル基又はブチル基が好ましい。RN1152は炭素原子数1~5のアルキル基又は炭素原子数1~4のアルコキシ基が好ましく、エトキシ基、プロポキシ基又はブトキシ基が好ましい。
一般式(N-1-16)中、RN1161は炭素原子数1~5のアルキル基が好ましく、エチル基、プロピル基又はブチル基が好ましい。RN1162は炭素原子数1~5のアルキル基又は炭素原子数1~4のアルコキシ基が好ましく、エトキシ基、プロポキシ基又はブトキシ基が好ましい。
一般式(N-1-17)中、RN1171は炭素原子数1~5のアルキル基が好ましく、エチル基、プロピル基又はブチル基が好ましい。RN1172は炭素原子数1~5のアルキル基又は炭素原子数1~4のアルコキシ基が好ましく、エトキシ基、プロポキシ基又はブトキシ基が好ましい。
一般式(N-1-18)中、RN1181は炭素原子数1~5のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基又はブチル基が好ましい。RN1182は炭素原子数1~5のアルキル基又は炭素原子数1~4のアルコキシ基が好ましく、エトキシ基、プロポキシ基又はブトキシ基が好ましい。
一般式(N-1-20)中、RN1201及びRN1202はそれぞれ独立して、炭素原子数1~5のアルキル基が好ましく、エチル基、プロピル基又はブチル基が好ましい。
一般式(N-1-22)中、RN1221及びRN1222はそれぞれ独立して、炭素原子数1~5のアルキル基が好ましく、エチル基、プロピル基又はブチル基が好ましい。
(化合物(L))
nL1は0、1、2又は3を表し、
AL1、AL2及びAL3はそれぞれ独立して
(a) 1,4-シクロヘキシレン基(この基中に存在する1個の-CH2-又は隣接していない2個以上の-CH2-は-O-に置き換えられてもよい。)及び
(b) 1,4-フェニレン基(この基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられてもよい。)
(c) ナフタレン-2,6-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基又はデカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基(ナフタレン-2,6-ジイル基又は1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
からなる群より選ばれる基を表し、上記の基(a)、基(b)及び基(c)はそれぞれ独立してシアノ基、フッ素原子又は塩素原子で置換されていても良く、
ZL1及びZL2はそれぞれ独立して単結合、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-OCF2-、-CF2O-、-CH=N-N=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-又は-C≡C-を表し、
nL1が2又は3であってAL2が複数存在する場合は、それらは同一であっても異なっていても良く、nL1が2又は3であってZL2が複数存在する場合は、それらは同一であっても異なっていても良いが、一般式(N1)、式(N1-I)、式(N1-II)、式(N1-III)、式(N1-IV)、式(N1-V)、式(N1-VI)、式(L-10-1)及び式(L-10-2)で表される化合物を除く。)
一般式(L)で表される化合物は単独で用いてもよいが、組み合わせて使用することもできる。組み合わせることができる化合物の種類に特に制限は無いが、低温での溶解性、転移温度、電気的な信頼性、複屈折率などの所望の性能に応じて適宜組み合わせて使用する。使用する化合物の種類は、例えば本発明の一つの実施形態としては1種類である。あるいは本発明の別の実施形態では2種類であり、3種類であり、4種類であり、5種類であり、6種類であり、7種類であり、8種類であり、9種類であり、10種類以上である。
好ましい含有量の下限値は、本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対して、0質量%であり、1質量%であり、2質量%である。好ましい含有量の上限値は、本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物の総量に対して、7質量%であり、5質量%であり、3質量%である。
Rii31及びRii32は、直鎖状の炭素原子数1~5のアルキル基、直鎖状の炭素原子数1~4のアルコキシ基及び直鎖状の炭素原子数2~5のアルケニル基が好ましい。
RL21は炭素原子数1~5のアルキル基又は炭素原子数2~5のアルケニル基が好ましく、RL22は炭素原子数1~5のアルキル基、炭素原子数4~5のアルケニル基又は炭素原子数1~4のアルコキシ基が好ましい。
RL41は炭素原子数1~5のアルキル基又は炭素原子数2~5のアルケニル基が好ましく、RL42は炭素原子数1~5のアルキル基、炭素原子数4~5のアルケニル基又は炭素原子数1~4のアルコキシ基が好ましい。
RL51は炭素原子数1~5のアルキル基又は炭素原子数2~5のアルケニル基が好ましく、RL52は炭素原子数1~5のアルキル基、炭素原子数4~5のアルケニル基又は炭素原子数1~4のアルコキシ基が好ましい。
RL61及びRL62はそれぞれ独立して炭素原子数1~5のアルキル基又は炭素原子数2~5のアルケニル基が好ましく、XL61及びXL62のうち一方がフッ素原子他方が水素原子であることが好ましい。
(重合性化合物)
本発明の液晶組成物には、PSAモード、PSVAモード、横電界型PSAモード又は横電界型PSVAモードなどの液晶表示素子を作製するために、重合性化合物を含有することができる。使用できる重合性化合物として、光などのエネルギー線により重合が進行する光重合性モノマーなどが挙げられ、構造として、例えば、ビフェニル誘導体、ターフェニル誘導体などの六員環が複数連結した液晶骨格を有する重合性化合物などが挙げられる。
Pp1及びPp2はそれぞれ独立して、一般式(Pp1-1)~式(Pp1-9)
のいずれかを表し、
Spp1及びSpp2はそれぞれ独立して、単結合又はスペーサー基を表し、
Zp1及びZp2はそれぞれ独立して、単結合、-O-、-S-、-CH2-、-OCH2-、-CH2O-、-CO-、-C2H4-、-COO-、-OCO-、-OCOOCH2-、-CH2OCOO-、-OCH2CH2O-、-CO-NRZP1-、-NRZP1-CO-、-SCH2-、-CH2S-、-CH=CRZP1-COO-、-CH=CRZP1-OCO-、-COO-CRZP1=CH-、-OCO-CRZP1=CH-、-COO-CRZP1=CH-COO-、-COO-CRZP1=CH-OCO-、-OCO-CRZP1=CH-COO-、-OCO-CRZP1=CH-OCO-、-(CH2)z-COO-、-(CH2)2-OCO-、-OCO-(CH2)2-、-(C=O)-O-(CH2)2-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CF=CH-、-CH=CF-、-CF2-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-CF2CF2-又は-C≡C-(式中、RZP1はそれぞれ独立して水素原子又は炭素原子数1~4のアルキル基を表すが、分子内にRZP1が複数存在する場合、それらは同一であっても異なっていても良い。)
を表し、
Ap1、Ap2及びAp3はそれぞれ独立して、
(ap) 1,4-シクロヘキシレン基(この基中に存在する1個の-CH2-又は隣接していない2個以上の-CH2-は-O-に置き換えられてもよい。)
(bp) 1,4-フェニレン基(この基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられてもよい。)及び
(cp) ナフタレン-2,6-ジイル基、ナフタレン-1,4-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、フェナントレン-2,7-ジイル基又はアントラセン-2,6-ジイル基(これら基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
からなる群より選ばれる基を表し、上記の基(ap)、基(bp)及び基(cp)中に存在する1個又は2個以上の水素原子はそれぞれ独立して、ハロゲン原子、シアノ基、炭素原子数1~8のアルキル基又は-Spp2-Pp2で置換されていても良く、該アルキル基中の1個又は非隣接の2個以上の-CH2-はそれぞれ独立して-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-又は-OCO-によって置換されていてもよく、
mp1は、0、1、2又は3を表し、分子内にZp1、Ap2、Spp2及び/又はPp2が複数存在する場合、それらは同一であっても異なっていても良いが、Ap3は、mp1が0で、Ap1がフェナントレン-2,7-ジイル基又はアントラセン-2,6-ジイル基である場合には単結合を表す。)
一般式(P)において、Rp1は-Spp2-Pp2であることが好ましい。
Ap1、Ap2及びAp3はそれぞれ独立して、1,4-フェニレン基、1,4-シクロヘキシレン基又はナフタレン-1,4-ジイル基が好ましく、1,4-フェニレン基又は1,4-シクロヘキシレン基が好ましく、1,4-フェニレン基が好ましい。1,4-フェニレン基は液晶化合物との相溶性を改善するために、1個のフッ素原子、1個のメチル基又は1個のメトキシ基で置換されていることが好ましい。
本発明に係る一般式(P)で表される化合物の好ましい例として、下記式(P-2-1)~式(P-2-29)で表される重合性化合物が挙げられる。
本発明に係る一般式(P)で表される化合物の好ましい例として、下記式(P-3-1)~式(P-3-15)で表される重合性化合物が挙げられる。
本発明に係る一般式(P)で表される化合物の好ましい例として、下記式(P-4-1)~式(P-4-19)で表される重合性化合物が挙げられる。
本発明において重合性モノマーを用いる場合、重合性モノマーは1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。なかでも、重合反応速度の異なる2種又は3種以上の重合性モノマーを組み合わせて用いることにより、重合反応速度を適切に制御することが可能となり、残存モノマー量を低減でき、且つ、適切なプレチルト角を付与することができるため好ましい。また、保存安定性と重合反応速度のバランスの観点からも2種類以上の重合性モノマーを併用することは好ましい。重合性モノマーを2種類以上用いる場合、上記式(P)で表される化合物の2種類以上を併用することが好ましい。
(その他の添加剤)
本発明の液晶組成物は、酸化防止剤やHALS等の光安定剤、色素、二色性色素、蛍光色素等の添加剤を1種又は2種以上含有することが好ましい。
RQは炭素原子数1~22の直鎖アルキル基又は分岐鎖アルキル基を表し、該アルキル基中の1つ又は2つ以上のCH2基は、酸素原子が直接隣接しないように、-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-、-COO-、-C≡C-、-CF2O-、-OCF2-で置換されてよいが、炭素原子数1~10の直鎖アルキル基、直鎖アルコキシ基、1つのCH2基が-OCO-又は-COO-に置換された直鎖アルキル基、分岐鎖アルキル基、分岐アルコキシ基、1つのCH2基が-OCO-又は-COO-に置換された分岐鎖アルキル基が好ましく、炭素原子数1~20の直鎖アルキル基、1つのCH2基が-OCO-又は-COO-に置換された直鎖アルキル基、分岐鎖アルキル基、分岐アルコキシ基、1つのCH2基が-OCO-又は-COO-に置換された分岐鎖アルキル基がさらに好ましい。
(Q-1)~(Q-44)で表される化合物のうち(Q-4)~(Q-6)、(Q-21)、(Q-22)、(Q-35)、(Q-39)、(Q-41)で表される化合物が好ましく、(Q-6)で表される化合物がより好ましい。
<液晶表示素子>
本発明の組成物を用いた液晶表示素子は表示不良がなく、高透過率、高速応答、広い動作温度範囲、良好なコントラストを兼ね揃えた有用なものであり、特に、アクティブマトリックス駆動用液晶表示素子に有用であり、VAモード、PSVAモード、PSAモード、IPSモード、FFSモード又はECBモード用液晶表示素子に適用できる。なかでも本発明の液晶組成物は、VAモード、IPSモード、FFSモードの液晶表示素子に好適である。
Δn :298Kにおける屈折率異方性
Δε :298Kにおける誘電率異方性
γ1 :298Kにおける回転粘度(mPa・s)
K11 :298Kにおける広がりの弾性定数(pN)
K33 :298Kにおける曲がりの弾性定数(pN)
Kave :(K33+K11)/2より算出される298Kにおける平均弾性定数(pN)
各物性値は、特別の記載がない限り、「電子情報技術産業協会規格 JEITA ED-2521B(2009年3月改正、社団法人 電子情報技術産業協会発行)」に記載の方法に基づいて測定した。
尚、実施例において化合物の記載について以下の略号を用いる。
<環構造>
<連結構造>
<液晶表示素子の評価>
水平配向液晶表示素子としての特性を評価する場合は、調製した液晶組成物をそれぞれホモジニアス配向を誘起するポリイミド配向膜を塗布しラビング処理を施した櫛歯形ITO付きセルに真空注入法で注入することで、FFS液晶表示素子を得た。これら得られたFFS液晶表示素子について電気光学特性を測定し、駆動電圧、応答速度、透過率、コントラスト等の評価を行なった。
垂直配向液晶表示素子としての特性を評価する場合は、調製した液晶組成物をそれぞれホメオトロピック配向を誘起するポリイミド配向膜を塗布したITO付きセルに真空注入法で注入することで、垂直配向(VA)液晶表示素子を得た。これらの得られたVA液晶表示素子について電気光学特性を測定し、駆動電圧、応答速度、透過率、コントラスト等の評価を行なった。
A)応答速度、透過率および駆動電圧:応答速度は、VAもしくはFFS液晶表示素子に所定の電圧を印加した際の透過率が90%から10%に変化する時間を測定した。透過率および駆動電圧は、VAもしくはFFS液晶表示素子の印加電圧-透過率曲線(V-T曲線)を測定した。実施例に関しては、要求特性に対して十分な性能を示した場合は○、要求特性に対して十分な性能を示さなかった場合は×と評価した。比較例に関しては、実施例で得られた液晶表示素子と比較して同等程度に十分な性能を示した場合は○、実施例で得られた液晶表示素子と比較して有意に劣っていることが確認された場合は×と評価した。
B)コントラスト:コントラストは、液晶表示素子を適切な角度で設置した偏光版間に設置し、一定のバックライトを点灯した状態で電圧を印加した際の、明状態の透過光量を暗状態の透過光量で除したものと定義される。本願実施例においては、作製したFFS液晶表示素子に0Vから8.0Vまで電圧を印加した際の印加電圧-透過率曲線(V-T曲線)を測定し、当該V-T曲線中の最大透過光量を明状態の透過光量、0V電圧印加時の透過光量を暗状態の透過光量とした。作製した液晶表示素子のコントラストの優劣は、本願発明の液晶組成物を用いて作成した液晶表示素子のコントラストを基準(○)とし、対応する比較例(実施例1-比較例1、実施例2-比較例2、実施例3-比較例3)の液晶組成物を用いて作製した液晶表示素子のコントラスト差が±1.0%以内であれば比較例の液晶組成物を○、コントラスト差が1.0%を超えて劣る場合は比較例の液晶組成物を×として評価した。
C)低温保存安定性(LTS):液晶表示素子を-30℃に240時間保管し、輝点等の表示不良の有無を確認した。表示不良なしはO、表示不良ありは×と表記した。
<実施例1、比較例1>
LC-01(実施例1)、及びLC-A(比較例1)の液晶組成物を調製し、その物性値を測定した。以下に液晶組成物の構成とその物性値の結果を示した。
<実施例2、比較例2>
LC-02(実施例2)、及びLC-B(比較例2)の液晶組成物を調製し、その物性値を測定した。以下に液晶組成物の構成とその物性値の結果を示した。
<実施例3、比較例3>
LC-03(実施例3)及びLC-C(比較例3)の液晶組成物を調製し、その物性値を測定した。以下に液晶組成物の構成とその物性値の結果を示した。
<実施例4>
LC-04(実施例4)の液晶組成物を調製し、その物性値を測定した。以下に液晶組成物の構成とその物性値の結果を示した。
<実施例5~実施例8>
LC-05(実施例5)、LC-06(実施例6)、LC-07(実施例7)、及びLC-08(実施例8)の液晶組成物を調製し、その物性値を測定した。以下に液晶組成物の構成とその物性値の結果を示した。
Claims (5)
- -2よりも負に大きな誘電率異方性を有する液晶化合物として、下記一般式(N1)から選ばれる液晶化合物を2種以上含有し、
(式中、AN11及びAN12はそれぞれ独立して、
(a) 1,4-シクロヘキシレン基(この基中に存在する1個の-CH2-又は隣接していない2個以上の-CH2-は-O-に置き換えられてもよい。)及び
(b) 1,4-フェニレン基(この基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられてもよい。)
(c) ナフタレン-2,6-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基又はデカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基(ナフタレン-2,6-ジイル基又は1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
(d) 1,4-シクロヘキセニレン基からなる群より選ばれる基を表し、上記の基(a)、基(b)、基(c)及び基(d)はそれぞれ独立してシアノ基、フッ素原子又は塩素原子で置換されていても良く、
ZN11及びZN12はそれぞれ独立して単結合、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-OCF2-、-CF2O-、-CH=N-N=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-又は-C≡C-を表し、
nN11及びnN12はそれぞれ独立して0又は1を表すが、nN11+nN12は1又は2である。)
前記一般式(N1)で表される液晶化合物の合計含有量が液晶組成物中に用いる-2よりも負に大きな誘電率異方性を有する液晶化合物の合計含有量の75質量%以上であり、
式(L-10-1)で表される液晶化合物を含有し、
前記一般式(N1)から選ばれる液晶化合物として、下記一般式(N1-I)~一般式(N1-VI)から選ばれる2種以上の液晶化合物を含有し、
さらに、式(L-10-2)で表される液晶化合物を含有し、
さらに、一般式(L)で表される化合物を1種類又は2種類以上含有し、
(式中、RL1及びRL2はそれぞれ独立して炭素原子数1~8のアルキル基を表し、該アルキル基中の1個又は非隣接の2個以上の-CH2-はそれぞれ独立して-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-又は-OCO-によって置換されていてもよく、
nL1は0、1、2又は3を表し、
AL1、AL2及びAL3はそれぞれ独立して
(a) 1,4-シクロヘキシレン基(この基中に存在する1個の-CH2-又は隣接していない2個以上の-CH2-は-O-に置き換えられてもよい。)及び
(b) 1,4-フェニレン基(この基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられてもよい。)
(c) ナフタレン-2,6-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基又はデカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基(ナフタレン-2,6-ジイル基又は1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
からなる群より選ばれる基を表し、上記の基(a)、基(b)及び基(c)はそれぞれ独立してシアノ基、フッ素原子又は塩素原子で置換されていても良く、
ZL1及びZL2はそれぞれ独立して単結合、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-OCF2-、-CF2O-、-CH=N-N=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-又は-C≡C-を表し、
nL1が2又は3であってAL2が複数存在する場合は、それらは同一であっても異なっていても良く、nL1が2又は3であってZL2が複数存在する場合は、それらは同一であっても異なっていても良いが、式(L-10-1)及び式(L-10-2)で表される化合物を除く。)
前記一般式(N1-I)~前記一般式(N1-VI)で表されるそれぞれの液晶化合物の含有量が、前記液晶組成物の重量中、前記一般式(N1-I)で表される液晶化合物は12~20重量%であり、前記一般式(N1-II)で表される液晶化合物は10~22重量%であり、前記一般式(N1-III)で表される液晶化合物は8~18重量%であり、前記一般式(N1-IV)で表される液晶化合物は8~20重量%であり、前記一般式(N1-V)で表される液晶化合物は7~15重量%であり、前記一般式(N1-VI)で表される液晶化合物は3~15重量%である、液晶組成物。 - 前記液晶組成物が、更に、酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤及び赤外線吸収剤から選ばれる添加剤を1種又は2種以上含有する、請求項1に記載の液晶組成物。
- さらに、一般式(P)で表される重合性化合物を含有する、請求項1に記載の液晶組成物。
(上記一般式(P)中、Rp1は、水素原子、フッ素原子、シアノ基、炭素原子数1~15のアルキル基又は-Spp2-Pp2を表し、該アルキル基中の1個又は非隣接の2個以上の-CH2-はそれぞれ独立して-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-又は-OCO-によって置換されていてもよく、該アルキル基中の1個又は2個以上の水素原子はそれぞれ独立して、シアノ基、フッ素原子又は塩素原子で置換されていても良く、
Pp1及びPp2はそれぞれ独立して、一般式(Pp1-1)~式(Pp1-9)
(式中、Rp11及びRp12はそれぞれ独立して、水素原子、炭素原子数1~5のアルキル基又は炭素原子数1~5のハロゲン化アルキル基を表し、Wp11は単結合、-O-、-COO-又はメチレン基を表し、tp11は、0、1又は2を表すが、分子内にRp11、Rp12、Wp11及び/又はtp11が複数存在する場合、それらは同一であっても異なっていても良い。)
のいずれかを表し、
Spp1及びSpp2はそれぞれ独立して、単結合又はスペーサー基を表し、
Zp1及びZp2はそれぞれ独立して、単結合、-O-、-S-、-CH2-、-OCH2-、-CH2O-、-CO-、-C2H4-、-COO-、-OCO-、-OCOOCH2-、-CH2OCOO-、-OCH2CH2O-、-CO-NRZP1-、-NRZP1-CO-、-SCH2-、-CH2S-、-CH=CRZP1-COO-、-CH=CRZP1-OCO-、-COO-CRZP1=CH-、-OCO-CRZP1=CH-、-COO-CRZP1=CH-COO-、-COO-CRZP1=CH-OCO-、-OCO-CRZP1=CH-COO-、-OCO-CRZP1=CH-OCO-、-(CH2)z-COO-、-(CH2)2-OCO-、-OCO-(CH2)2-、-(C=O)-O-(CH2)2-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CF=CH-、-CH=CF-、-CF2-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-CF2CF2-又は-C≡C-(式中、RZP1はそれぞれ独立して水素原子又は炭素原子数1~4のアルキル基を表すが、分子内にRZP1が複数存在する場合、それらは同一であっても異なっていても良い。)
を表し、
Ap1、Ap2及びAp3はそれぞれ独立して、
(ap) 1,4-シクロヘキシレン基(この基中に存在する1個の-CH2-又は隣接していない2個以上の-CH2-は-O-に置き換えられてもよい。)
(bp) 1,4-フェニレン基(この基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられてもよい。)及び
(cp) ナフタレン-2,6-ジイル基、ナフタレン-1,4-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、フェナントレン-2,7-ジイル基又はアントラセン-2,6-ジイル基(これら基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
からなる群より選ばれる基を表し、上記の基(ap)、基(bp)及び基(cp)中に存在する1個又は2個以上の水素原子はそれぞれ独立して、ハロゲン原子、シアノ基、炭素原子数1~8のアルキル基又は-Spp2-Pp2で置換されていても良く、該アルキル基中の1個又は非隣接の2個以上の-CH2-はそれぞれ独立して-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-COO-又は-OCO-によって置換されていてもよく、
mp1は、0、1、2又は3を表し、分子内にZp1、Ap2、Spp2及び/又はPp2が複数存在する場合、それらは同一であっても異なっていても良いが、Ap3は、mp1が0で、Ap1がフェナントレン-2,7-ジイル基又はアントラセン-2,6-ジイル基である場合には単結合を表す。) - 請求項1~請求項3のいずれか一項に記載の液晶組成物を用いた液晶表示素子。
- 請求項1~請求項3のいずれか一項に記載の液晶組成物を用いたFFSモード又はIP
Sモード液晶表示素子。
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